CN208767920U - 一种双飞轮电力转换发电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种双飞轮电力转换发电设备，设备通过电池驱动的电动机通过减速箱减速，带动飞轮转动，再通过液压增速齿轮箱的增速，将动力传动给发电机，从而产生交流电供用电器使用。本实用新型运行平稳可靠，维护方便，可以将直流电力转换为交流电力，转换效率高，没有污染，震动噪音小，小型化，易于移动和搬迁，适用于交通不便，获取电力困难的野外、森林、高海拔雪地等区域。

Description

一种双飞轮电力转换发电设备

技术领域

本实用新型涉及一种发电设备，具体涉及一种双飞轮电力转换发电设备。

背景技术

发电设备通常是指将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，太阳能、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能，其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律，发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。

水能、风能、太阳能和和核能发电设备通常需要很大的体积，以及特定的地理条件方能实施，发电设备为永久性设备，不能轻易搬迁移动。汽油、柴油等燃料发电设备可以实现小型化，但是噪音巨大，燃烧后产生废气，近距离使用对人体造成不良影响，转换效率低，柴油转换为电能的效率仅为30-40%左右。

发明内容

本实用新型提供了一种双飞轮电力转换发电设备，具有小型化，易于移动和搬迁，发电效率高，运行平稳无偏心震动，没有污染，噪音小等优点。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种双飞轮电力转换发电设备，发电设备设置底座，底座上方固定设置直流电动机，直流电动机通过固定于底座上的蓄电池供电驱动；电动机输出皮带轮通过皮带与固定在底座上的减速齿轮箱的输入皮带轮相连，减速齿轮箱输出轴两端均分别安装飞轮位于减速齿轮箱的两侧，其中一侧飞轮的输出轴端通过联轴器连接液压增速齿轮箱的输入轴，液压增速齿轮箱固定于底座上，液压增速齿轮箱的输出轴通过联轴器连接发电机，发电机输出电力线缆连接配电箱后再连接用电器。

所述飞轮上安装飞轮辅助电机，辅助电机动力线缆连接配电箱，使用自身设备发出电能驱动。

所述飞轮辅助电机为齿轮减速电机，齿轮减速电机是指齿轮减速箱和电机（马达）的组成体，通过电机自带的齿轮减速机构，将辅助电机的转动通过降速和增大扭矩，传输给飞轮，达到使飞轮转动的作用。

所述减速齿轮箱的齿轮传动比为6:1至8:1。

所述液压增速齿轮箱的输入轴上安装主动齿轮和液压马达，液压马达与输入轴之间设置超越式棘轮结构，输入轴可以在液压马达不转动或转速不足输入轴转速的时候超越液压马达进行转动，当液压马达转速超过输入轴时，液压马达带动输入轴转动，提供扭矩。

液压马达进油管连接液压泵，液压马达出油管连接油箱，液压泵的动力线缆连接配电箱，液压泵的动力可以来自发电机自身发出的电能驱动，进一步提高液压增速齿轮箱的扭矩，齿轮箱输出轴上安装被动齿轮，输入轴主动齿轮与输出轴被动齿轮相啮合，传动比为1:3至1:5。

所述增速齿轮箱内设置离合器，离合器主动轴固定连接主动啮合盘，主动啮合盘中心圆形凹槽内设压簧，压簧一端压紧凹槽底部，另一端压紧锥形摩擦件底部，锥形摩擦件另一端的锥形端与从动啮合盘的凹槽相匹配，从动啮合盘固定连接离合器从动轴；其工作原理是：起初锥形摩擦件的锥形端与从动啮合盘的凹槽接触摩擦，压簧受压，摩擦力带动从动啮合盘和从动轴缓慢转动，随着压簧进一步压缩，摩擦力进一步增大，从动轴转速也进一步增大，压簧压缩完全时，从动啮合盘和主动啮合盘的齿轮接触咬合，主动轴和从动轴即可实现同速转动，在飞轮转动初期，离合器处于分离状态，飞轮转动速度稳定后，离合器合起，带动发电机发电，以避免在设备开启初期负载过大，发电机输出电力线缆连接配电箱后再连接用电器，本实用新型的两段式离合器可避免离合器因高速咬合时产生的冲击和震动。

在设备外壳面设置控制面板连接配电箱对电动机输入的开关，发电机输出的开关和电压进行控制，配电箱是按电气接线要求将PLC、开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组装在封闭或半封闭金属柜中或屏幅上，构成低压配电装置。正常运行时可借助手动或自动开关接通或分断电路。故障或不正常运行时借助保护电器切断电路或报警；借测量仪表可显示运行中的各种参数，还可对电气参数进行调整，对偏离正常工作状态进行提示或发出信号。配电箱中设置变压模块。

在设备外壳上设置散热装置，对设备运转发电产生的热量进行散热，散热装置可为水冷形式或风冷形式。

所述直流电动机的工作电压为30-60V。

所述的蓄电池还与太阳能板连接，在阳光足够的地方，太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流，电流通过转换器存储到蓄电池中。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，使得本实用新型的电力转换发电设备绿色环保，可以持续提供电力。蓄电池可以为多组，每组蓄电池可单独进行太阳能光伏充电，或单独对设备进行供电，PLC对太阳能板输入和输出某组蓄电池的电量进行控制，当蓄电池满电时，停止光伏充电，当PLC监测到某组蓄电池供电电量不足时，切断蓄电池供电，自动切换至另一组蓄电池对设备供电，以避免蓄电池低电量对电池的损害，并保障设备的持续运行。

设备的工作过程是：

通过控制面板开启直流电动机转动，转速通过减速齿轮箱减速增大扭矩后，带动减速齿轮箱的两侧的飞轮转动，飞轮转动速度平稳后得到较大的转动惯性，通过联轴器带动液压增速齿轮箱转动，再通过联轴器将转速传输至发电机处，发电机高速转动就能得到源源不断的交流电，交流电通过配电箱中的变压模块可以将其转换为230-420V的电压供给用电器使用；或将一部分电力转回至飞轮辅助电机，进一步维持飞轮的转动速度，或将电力转回至液压增速齿轮箱的液压泵上，进一步提高增速齿轮箱输出的扭矩。

设备使用外罩将以上部件罩起，并在外壳上设置冷却散热装置，防止外罩内部温度过高，外罩和底座上设置吊环、卡槽和轮轴等，方便设备移动和搬运。

与现有技术相比，本实用新型的优点：

1、本设备运行平稳可靠，维护方便，可以将直流电力转换为交流电力，转换效率高，没有污染，两段式离合器的使用，降低了设备的震动和冲击，设备噪音小。

2、使用双飞轮设计，使飞轮转动平稳，设备震动减轻，噪音减小，且较单飞轮的设计，提供相同惯性矩的条件下，可以进一步减小飞轮的直径和尺寸，利于降低制造成本，减轻设备重量，减小设备整体尺寸。

3、使用液压增速齿轮箱的设计，进一步提高了设备发电能力，发电机所获得的输入扭矩更稳定，发电电压均衡无波动。

4、本设备小型化，易于移动和搬迁，可以适用于交通不便，获取电力困难的野外、森林、高海拔雪地等区域，给营地提供源源不断的电力供应；适用范围广，可以转换为多个规格的电压，多种用电设备均可适配。

5、增加太阳能板，将太阳能电池输出的通过转换器存储到多组蓄电池中，在阳光足够的地方，例如无电力来源的工地、高原、沙漠、海岛、远航的船只，都可以安装本装置，提供电源或机械动力。

6、配电箱设置PLC，对设备的整体运行进行控制，保证电量的充足和设备的平稳运行，供电更稳定。

附图说明

图1是本实用新型电力转换发电设备结构示意图；

图2为液压增速齿轮箱的结构示意图；

图3是离合器的结构示意图；

图4是增加太阳能发电板装置与电力转换发电设备连接的结构图。

附图标号及名称如下：

1、底座；2、电池；3、直流电动机；31、电动机输出皮带轮；4、减速齿轮箱；41、输入皮带轮；5、飞轮；51、飞轮辅助电机；6、液压增速齿轮箱；61、输入轴；62、主动齿轮；63、液压马达；64、液压泵；65、油箱；66、输出轴；67、被动齿轮；68、离合器；681、离合器从动轴；682、从动啮合盘；683、锥形摩擦件；684、主动啮合盘；685、压簧；686、离合器主动轴；7、发电机；8、散热装置；9、控制面板；10、配电箱；11、用电器。

具体实施方式

实施例1

一种电力转换发电设备，发电设备设置底座1，底座1上方固定设置30V直流电动机3，功率为1.5KW，直流电动机3通过固定于底座1上的蓄电池2供电驱动；电动机输出皮带轮31通过皮带与固定在底座1上的减速齿轮箱4的输入皮带轮41相连，减速齿轮箱4输出轴两端均分别安装飞轮5位于减速齿轮箱4的两侧，减速齿轮箱4的齿轮传动比为6:1，飞轮5上均安装飞轮辅助电机52，飞轮辅助电机52为齿轮减速电机，辅助电机52动力线缆连接配电箱10，其中一侧的输出轴端通过联轴器连接液压增速齿轮箱6的输入轴61，液压增速齿轮箱6固定于底座1上，液压增速齿轮箱6的输入轴61上安装主动齿轮62和液压马达63，液压马达63与输入轴61之间设置超越式棘轮结构，液压马达63进油管连接液压泵64，液压马达63出油管连接油箱65，液压泵64的动力线缆连接配电箱10，齿轮箱输出轴上安装被动齿轮67，主动齿轮62与被动齿轮67相啮合，传动比为1:5，液压增速齿轮箱6的输出轴66通过联轴器连接发电机7，发电机7输出电力线缆连接配电箱10后再连接用电器11，所述液压增速齿轮箱6内设置离合器68，离合器主动轴686固定连接主动啮合盘684，主动啮合盘684中心圆形凹槽内设压簧685，压簧685一端压紧凹槽底部，另一端压紧锥形摩擦件683底部，锥形摩擦件683另一端的锥形端与从动啮合盘682的凹槽相匹配，从动啮合盘682固定连接离合器从动轴681。

在设备外壳面设置控制面板9连接配电箱10对电动机3输入的开关，发电机7输出的开关进行控制，配电箱10中还设置变压模块和PLC，在设备外壳上设置风机散热装置8，对设备运转发电产生的热量进行散热。

实施例2

与实施例1的基本构造相似，其区别为：直流电动机电压为60V，功率为3KW, 减速齿轮箱4的齿轮传动比为8:1，液压增速齿轮箱的齿轮传动比为1:3，离合器的锥形摩擦件换为盘式摩擦件，在设备外壳上设置水箱、循环水管和换热器，通过水冷对设备运转发电产生的热量进行散热。

实施例3

与实施例1的基本构造相似，其区别为：直流电动机电压为45V，功率为2KW, 减速齿轮箱4的齿轮传动比为7:1，液压增速齿轮箱的齿轮传动比为1:4，在设备外壳上设置空调，通过空调制冷对设备运转发电产生的热量进行散热。

实施例4

与实施例1的基本构造相似，其区别为：设备侧壁和顶部固定安装太阳能光伏板，光伏板连接转换器后连接蓄电池，蓄电池为4组，每组单独可进行光伏充电或用于设备供电，配电箱中的PLC对每组蓄电池进行控制切换使用。

Claims (10)

1.一种双飞轮电力转换发电设备，其特征在于：发电设备设置底座（1），底座（1）上方固定设置直流电动机（3），直流电动机（3）通过固定于底座（1）上的蓄电池（2）供电驱动；电动机输出皮带轮（31）通过皮带与固定在底座（1）上的减速齿轮箱（4）的输入皮带轮（41）相连，减速齿轮箱（4）输出轴两端均分别安装飞轮（5）位于减速齿轮箱（4）的两侧，其中一侧的输出轴端通过联轴器连接液压增速齿轮箱（6）的输入轴（61），液压增速齿轮箱（6）固定于底座（1）上，液压增速齿轮箱（6）的输出轴（66）通过联轴器连接发电机（7），发电机（7）输出电力线缆连接配电箱（10）后再连接用电器（11）。

2.根据权利要求1所述的双飞轮电力转换发电设备，其特征在于：所述飞轮（5）上均安装飞轮辅助电机（52），辅助电机（52）动力线缆连接配电箱（10），使用自身设备发出电能驱动。

3.根据权利要求2所述的双飞轮电力转换发电设备，其特征在于：所述飞轮辅助电机（52）为齿轮减速电机。

4.根据权利要求1所述的双飞轮电力转换发电设备，其特征在于：所述减速齿轮箱（4）的齿轮传动比为6:1至8:1。

5.根据权利要求1所述的双飞轮电力转换发电设备，其特征在于：所述液压增速齿轮箱（6）的输入轴（61）上安装主动齿轮（62）和液压马达（63），液压马达（63）与输入轴（61）之间设置超越式棘轮结构，液压马达（63）进油管连接液压泵（64），液压马达（63）出油管连接油箱（65），液压泵（64）的动力线缆连接配电箱（10），齿轮箱输出轴上安装被动齿轮（67），主动齿轮（62）与被动齿轮（67）相啮合。

6.根据权利要求5所述的双飞轮电力转换发电设备，其特征在于：所述液压增速齿轮箱（6）内设置离合器（68），离合器主动轴（686）固定连接主动啮合盘（684），主动啮合盘（684）中心圆形凹槽内设压簧（685），压簧（685）一端压紧凹槽底部，另一端压紧锥形摩擦件（683）底部，锥形摩擦件（683）另一端的锥形端与从动啮合盘（682）的凹槽相匹配，从动啮合盘（682）固定连接离合器从动轴（681）。

7.根据权利要求5所述的双飞轮电力转换发电设备，其特征在于：所述主动齿轮（62）与被动齿轮（67）的传动比为1:3至1:5。

8.根据权利要求1所述的双飞轮电力转换发电设备，其特征在于：在设备外壳面设置控制面板（9）连接配电箱（10）对电动机（3）输入的开关，发电机（7）输出的开关进行控制，配电箱（10）中设置变压模块和PLC。

9.根据权利要求1所述的双飞轮电力转换发电设备，其特征在于：在设备外壳上设置散热装置（8），对设备运转发电产生的热量进行散热，散热装置可为水冷形式或风冷形式。

10.根据权利要求1所述的双飞轮电力转换发电设备，其特征在于：所述的蓄电池（2）还与太阳能光伏板（21）和转换器（22）连接。